管道防腐技术 石油专业 第3章 上

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1、第三章埋地管道的阴极保护一、阴极保护发展简史阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。目前阴极保护技术已经发展成熟，广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、码头、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物等的腐蚀控制。1823年——英国学者汉.戴维研究对木质舰船的铜护套进行保护1834年——法拉第→奠定了阴极保护原理基础（i&CR→电化学理论）1890年——爱迪生→提出强制电流保护船舶1902年—

2、—柯恩→实现了爱迪生的设想1905年——美国用于锅炉保护1906年——德国建立第一个阴极保护厂1913年——命名为电化学保护1924年——地下管网阴极保护第一节概述1928年，柯恩在长输管线上安装第一台阴极保护整流器。1936年，美国成立了中部大陆的阴极保护协会。1940年,英国应用了牺牲阳极保护,德国和日本分别在1950和1964年开始研究电化学理论，并开始了煤气管道的阴极保护。1985年，我国开始在石油管道上应用阴极保护技术。2009年11月，经第十一届全国人大常委会第十一次会议审议，通过了《中华人民共和国石油天然气管道保护

3、法(草案)》，将我国石油天然气管道保护从部门条例上升为国家法律。阴极保护技术国内现状（1）管道20000km长输管道全施加保护油田集输管道基本施加了保护市政供气、水管道有上保护和无保护的（2）储罐国内大型储罐基本都施加了保护城市加油站的小型储罐有的上了保护（3）标准与法律中国石油天然气管道保护条例国内有一套阴极保护的待业标准CATHODICCORROSIONPROTECTION阴极保护的原理：是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位。二、阴极保护原理有两种办法可以实现这一目的：1、

4、牺牲阳极阴极保护2、外加电流阴极保护以外加电流阴极保护为例说明阴极保护工作原理阴极保护极化图三、阴极保护方法（一）牺牲阳极法利用比被保护部件的电位更负的金属或合金制成牺牲的阳极，从而使被保护的部件发生阴极极化，达到减缓腐蚀的目的，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护或简称牺牲阳极保护。开路电位（自然腐蚀电位）闭路电位（工作电位）驱动电压（有效电压）图9－6牺牲阳极保护原理示意图Theelectromotiveforce(emf)series电动势序，电化学序Sacrificialanode(a)anundergroundpipelin

5、eusingamagnesiumsacrificialanode对牺牲阳极材料的要求要有足够的负电位，且很稳定工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落阳极必须具有高的电流效率电化当量高，单位重量的电容量大腐蚀产物无毒，不污染环境材料来源广，易加工，价格便宜特点：该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰。应用：保护小型或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如：城市管网、小型储罐等。（二）强制电流法利用外部直流电源取得阴极极化电流来防止金属遭受腐蚀的方法，称为外加电流阴极保护。此时，被保护的金属

6、接在直流电源的负极上，而辅助阳极接在正极上（如图9－7所示）。图9－7外加电流阴极保护原理示意图(b)anundergroundtankusinganimpressedcurrent.阴极保护需要考虑的主要因素：保护范围的大小，大者强制电流优越，小者牺牲阳极经济；土壤电阻率的限制，电阻率高不宜选用牺牲阳极；周围邻近的金属构筑物，有时因干扰而限制了强制电流的应用；覆盖层质量，对覆盖层太差或裸露的金属表面，因其所需保护电流太大而使得牺牲阳极不适用；可利用的电源因素经济性四、阴极保护基本参数（一）自然电位Ee定义：未加阴极保护时，钢管

7、对地电位（管地电位）称自然电位，又称腐蚀电位。即阴极极化前的管地电位称自然电位。总电位Eo定义：加阴极保护后测出的管地电位称总电位，即阴极极化后的电位。外加电位E定义：又称偏移电位、极化电位。总电位与自然电位之差称外加电位。影响自然电位因素：金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在－0.4～－0.7VCSE（硫酸铜参比电极）之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般新管道设计阴极保护时取平均值－0.55V。最小保护电位定义：对管路进行阴极保护时，加到管路上的、使管路腐蚀过程完全停

8、止时的电位值。或者说，阴极极化电位达到Ea0时的电位。地下管路很长，电流流经管路时，要产生电压降，为保证管路沿线各点电位都高于最小保护电为（按绝对值）必须提高通电点的电位，通电点的电位越高，保护距离越长。（二）保护电位3、最大保护电位：将电位控制在比析氢电位稍高